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Transcrição

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Curso de Controle Numérico Computadorizado
i
APRESENTAÇÃO
Este curso faz parte da programação da XXIII Semana da Engenharia Mecânica
(SENGMEC-2002) da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, promovida pelo Grêmio
Estudantil do Curso de Engenharia Mecânica e pelo Departamento de Engenharia Mecânica, com
o apoio do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, no período de 26 a 31 de
agosto de 2002.
O curso é destinado a alunos de graduação, de pós-graduação, de escolas técnicas, exalunos, técnicos e professores.
Todo o material aqui impresso estará também disponível em um CD-ROM que conterá
ainda toda a programação do evento.
Esperamos que este curso possa contribuir para a formação e/ou especialização de todos
os participantes inscritos.
Atenciosamente,
COMISSÃO ORGANIZADORA DA SENGMEC - 2002
Carlos Alexandre Z. Vilchez - Grêmio Estudantil da Engenharia Mecânica (Presidente)
Ricardo Carvalhal - Grêmio Estudantil da Engenharia Mecânica (Vice-Presidente)
Alexandre Camargos Koguchi - Grêmio Estudantil da Engenharia Mecânica (1o Secretário)
Alessandro Tomio Takaki - Grêmio Estudantil da Engenharia Mecânica (2o Secretário)
Geraldo Vidotto Junior - Grêmio Estudantil da Engenharia Mecânica (1o Tesoureiro)
Claudio A. V. Barbosa - Grêmio Estudantil da Engenharia Mecânica (2o Tesoureiro)
Rogério Erbereli - Grêmio Estudantil da Engenharia Mecânica (Suplente)
Ricardo Alan Verdú Ramos - Departamento de Engenharia Mecânica (Chefe)
Vicente Afonso Ventrella - Departamento de Engenharia Mecânica (Vice-Chefe)
João Antonio Pereira - Departamento de Engenharia Mecânica (Coord. PPGEM)
Amarildo Tabone Paschoalini - Departamento de Engenharia Mecânica (Colaborador)
André Luiz Seixlack - Departamento de Engenharia Mecânica (Colaborador)
Aparecido Carlos Gonçalves - Departamento de Engenharia Mecânica (Colaborador)
Cássio Roberto Macedo Maia - Departamento de Engenharia Mecânica (Colaborador)
Hidekasu Matsumoto - Departamento de Engenharia Mecânica (Colaborador)
Ruís Camargo Tokimatsu - Departamento de Engenharia Mecânica (Colaborador)
Elias Amaral dos Santos - Departamento de Engenharia Mecânica (Webmaster)
Érika Renata B. Lomba - Departamento de Engenharia Mecânica (Desenhista)
Sandra L. M. Pereira - Departamento de Engenharia Mecânica (Secretária)
Alex Sander Borges - Departamento de Engenharia Mecânica (Aux. Administrativo)
Gilmar Pereira da Silva - Escola Técnica de Ilha Solteira (Estagiário)
XXIII SEMANA DE ENGENHARIA MECÂNICA – unesp – Ilha Solteira – 26 a 31/08/2002
ii
ÍNDICE
1. UM BREVE HISTÓRICO DO DESENVOLVIMENTO
DAS MÁQUINAS-FERRAMENTAS DE CONTROLE NUMÉRICO
1
2. USINAGEM DOS METAIS
1
2.1. Velocidade de Corte (Vc)
2
2.2. Velocidade de Avanço (V a)
2
2.3. Profundidade de Corte (p)
3
3. FERRAMENTAS PARA USINAGEM DOS METAIS
3
4. ESTRUTURA DE PROGRAMAÇÃO CNC
5
5. ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO TORNO CNC EMCO C5
8
6. PROGRAMAÇÃO NO TORNO CNC EMCO C5
9
6.1. Instruções Auxiliares da Máquina - Funções M
9
6.2. Instruções para Usinagem de Superfícies - Funções G
11
7. ASPECTOS TECNOLÓGICOS DA FRESADORA CNC EMCO F1
20
8. PROGRAMAÇÃO NA FRESADORA CNC EMCO F1
21
21
21
9. PREPARAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS E USINAGEM NAS MÁQUINAS CNC EMCO
26
10. EXERCÍCIOS DE PROGRAMAÇÃO CNC - TORNEAMENTO
28
11. EXERCÍCIOS DE PROGRAMAÇÃO CNC – FRESAMENTO
39
12. BIBLIOGRAFIA BÁSICA
49
1
1. UM BREVE HISTÓRICO DO DESENVOLVIMENTO DAS MÁQUINASFERRAMENTAS DE CONTROLE NUMÉRICO
A “Guerra Fria”, iniciada após o término da 2ª Guerra Mundial, significou uma nova corrida
armamentista entre 2 blocos políticos: o capitalista e o socialista. A necessidade crescente de
novos armamentos, com elevados níveis de tecnologia, era evidente. Projetos deveriam
rapidamente “sair do papel”, empregando-se processos de fabricação que proporcionassem cada
vez mais maior produtividade, sem qualquer comprometimento da qualidade.
No início da década de 1950 um convênio foi firmado entre a Força Aérea Norte-Americana
(U.S.A.F.) e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (M.I.T.) para desenvolvimento de uma
nova máquina-ferramenta, capaz de fabricar rapidamente peças com geometria extremamente
complexa. A equipe do Dr. John Pearson adaptou a uma fresadora convencional um complexo
sistema eletro-mecânico, que controlava a movimentação das ferramentas e peças na máquina.
Esse sistema utilizava, basicamente, um grande número de relês, conectados por cabos. Estava
sendo desenvolvida a primeira máquina de comando numérico.
Pesquisas em eletrônica tornavam obsoletas as válvulas eletrônicas, que foram
gradualmente sendo substituídas por transistores de estado sólido. Os transistores, por sua vez,
foram sendo aprimorados e novos componentes, denominados circuitos integrados, que reuniam
centenas ou milhares de transistores em um espaço minúsculo foram lançados no mercado.
Esses desenvolvimentos na eletrônica permitiu a miniaturização e o barateamento dos sistemas
lógicos de computação, tornando viável a utilização do computador juntamente com os processos
de usinagem dos metais, caracterizando a máquina de controle numérico computadorizado
(CNC). A produção de máquinas-ferramenta de controle numérico computadorizado tem
registrado um aumento significativo a partir de 1975. Indubitavelmente as razões para essa
constatação estão vinculadas ao desenvolvimento dos microprocessadores, que tornaram o
sistema menor e mais eficaz e com um custo 25 vezes menor do que em 1968. Estima-se que a
fabricação e instalação de máquinas com controle numérico computadorizado nas linhas de
produção aumente em 500% na década de 1990, se comparado ao período anterior.
Atualmente as empresas investem maciçamente em tecnologia, procurando aumentar a
produtividade e qualidade dos produtos sem aumento nos custos de fabricação, condições
essenciais para a sua sobrevivência em uma economia em fase de globalização. Estas
tecnologias requerem pessoal altamente qualificado e treinado, revestindo de grande importância
a formação profissional nas Escolas de Engenharia.
2. USINAGEM DOS METAIS
Na fabricação de peças e componentes metálicos podem ser realizadas operações em
duas das mais importantes classes de trabalho mecânico:
- usinagem;
- conformação plástica;
Entende-se como processos de usinagem operações que conferem à peça metálica
formas, dimensões e acabamento requisitados em projeto, através da retirada de material na
forma de cavaco. Os processos de conformação plástica caracteriza -se por garantir formas,
dimensões e acabamento através da deformação plástica do material, normalmente com
reduzidas perdas de massa. Na verdade, grande parte dos componentes mecânicos produzidos
atualmente utilizam operações combinadas de conformação plástica e usinagem dos metais.
Entre os processos de usinagem destacam-se o torneamento e o fresamento, pela grande
importância tecnológica e volume de produção. O torneamento é um processo de usinagem
destinado a obtenção de superfícies de revolução: cilíndricas, cônicas, esféricas e/ou curvilíneas,
com a utilização de uma ou várias ferramentas de corte. Na máquina operatriz, denominada torno,
a peça gira em relação a um eixo de rotação, enquanto as ferramentas montadas sobre o carro
principal deslocam-se sobre um plano, que contém o eixo de rotação da peça bruta.
2
O fresamento é um processo de usinagem destinado à obtenção de superfícies com
geometria variada, confeccionadas com ferramentas multicortantes (brocas, fresas ou
alargadores). Na máquina, conhecida como fresadora, a peça é fixada sobre um dispositivo
(mesa) que possui movimento independente em dois eixos coordenados. A ferramenta é montada
em um cabeçote, que pode ser utilizado tanto vertical como horizontalmente, girando com rotação
controlada.
A fabricação de peças por torneamento ou fresamento é sempre otimizada. Assim,
reduzem-se os custos e aumenta-se a produtividade, sem que haja qualquer comprometimento da
qualidade do item produzido. Para tanto é necessário especificar corretamente os principais
parâmetros ou grandezas de corte: velocidade de corte (V c ), velocidade de avanço (V a) e
profundidade de corte (p).
2.1. Velocidade de Corte (Vc)
É definida como a velocidade instantânea de um ponto de referência localizado na interface
material-aresta principal de corte (ferramenta). É considerada a principal grandeza de corte,
responsável pelos tempos de usinagem produtivos e de vida útil da ferramenta. Possui também
grande efeito sobre o acabamento da peça usinada. A velocidade de corte, expressa
normalmente em metros por minuto, pode ser estimada pela expressão:
Vc =
π.D.n
1000
(2.1)
na qual D é o diâmetro da peça ou da ferramenta (em milímetros) e n é a rotação da peça ou
ferramenta (em rotações por minuto).
A escolha da velocidade de corte adequada depende muito de vários fatores: material da
peça, tipo e material da ferramenta, uso de lubrificação refrigerante, entre outros. A Tabela 2.1
apresenta alguns valores típicos dessa grandeza na usinagem dos metais.
TABELA 2.1. Velocidades de corte empregadas para diversos materiais, considerando uma vida
de 240 minutos e avanço de 0,2 mm/rotação.
Velocidade de Corte (mm/min)
Material
Aço Rápido HSS
Metal Duro (P10)
Aço ABNT 1045
33
122
Aço ABNT 4135
20
103
Ferro Fundido ABNT FF 25
20
79
Ligas Cu-Sn (Bronzes)
30
250
Alumínio
30
200
Ligas Al-Si
20
150
2.2. Velocidade de Avanço (V a)
É a velocidade instantânea da ferramenta em relação à peça. O avanço possui grande
influência sobre a rugosidade superficial (acabamento) da peça usinada. Na utilização de
ferramentas multicortantes (fresas, por exemplo) é comum a especificação do avanço por dente
(ad). Estas informações são facilmente obtidas em tabelas tecnológicas. O cálculo da velocidade
de avanço pode ser realizado com a expressão:
Va = ad. Z.n
(2.2)
na qual ad é o avanço por dente (em milímetros por volta) e Z é o número de arestas de corte
(dentes) da ferramenta.
3
2.3. Profundidade de Corte (p)
É definido como a profundidade com que a aresta principal de corte penetra no material,
medida na direção ortogonal ao plano formado pelas direções de corte e avanço. A utilização de
grandes profundidades de corte aumenta a quantidade de metal removido por unidade de tempo
mas, em compensação, provoca significativos acréscimos na potência de corte e no desgaste das
ferramentas.
3. FERRAMENTAS PARA USINAGEM DOS METAIS
As ferramentas de corte são responsáveis pela remoção de material na forma de cavaco,
redundando na peça acabada ao final do processo de usinagem. Diversos tipos de ferramentas
estão disponíveis no mercado. A seleção de uma ferramenta de corte depende de diversos
fatores, entre os quais material a ser trabalhado, natureza da operação e custo da ferramenta. Os
principais requisitos para uma ferramenta de corte são:
(a) alta resistência ao desgaste;
(b) alta dureza a quente;
(c) capacidade de resistir a choques mecânicos (tenacidade);
(d) baixo custo;
Diversas classes de materiais metálicos e cerâmicos, que atendem aos requisitos exigidos,
são empregadas na fabricação de ferramentas de corte. A Tabela 3.1. apresenta alguns materiais
para ferramentas e características de corte típicas.
TABELA 3.1. Custo comparativo de diversos materiais para ferramentas.
MATERIAL
Aço-carbono
Aço rápido HSS
Metal duro
Cerâmica
CUSTO (U$$/unidade)
0.10
0.50
5.25
12.00
VELOCIDADE DE
CORTE (m/min)
12
27
150
240
CUSTO DE
USINAGEM (U$$/pol3 )
0.25
0.13
0.04
0.02
Dos materiais para ferramentas destacam-se a utilização dos aços rápidos (HSS - High
Speed Steel) e os insertos intercambiáveis de metal duro. Os aços HSS são muito empregados
na fabricação de ferramentas de barra, brocas, fresas e alargadores. Devido a menor resistência
mecânica desgastam-se mais rapidamente, requerendo frequentemente reafiação da ferramenta.
Mais resistentes e práticos, os insertos de metal duro são montados em suportes com a mais
variada geometria. Considerando a relação benefício/custo normalmente as pastilhas não sofrem
afiação, sendo descartadas após o térmico de sua vida útil.
Diversas ferramentas, tanto de aço rápido HSS como pastilhas de metal duro, são
disponíveis para usinagem nos tornos CNC EMCO C5 e fresadoras CNC EMCO F1.
Características geométricas e de processo das principais ferramentas utilizadas serão descritas a
seguir.
IDENTIFICAÇÃO: T01
MÁQUINA: torno
MATERIAL: metal duro
DENOMINAÇÃO: corte lateral direito
VELOCIDADE DE CORTE: de 100 a 150 mm/min
VELOCIDADE DE AVANÇO: < 100 mm/min
LIMITAÇÕES GEOMÉTRICAS: conicidade máxima 30º
MÁQUINA: torno
DENOMINAÇÃO: corte lateral esquerdo
MÁQUINA: torno
DENOMINAÇÃO: corte neutro
MÁQUINA: torno
DENOMINAÇÃO:
ferramenta para rosca métrica à
direita externa
VELOCIDADE DE CORTE: de 100 a 950 rpm
VELOCIDADE DE AVANÇO: sincronizada
LIMITAÇÕES GEOMÉTRICAS: abertura de filetes com
passo de 05 a 1,5 mm.
MÁQUINA: torno
MATERIAL: aço rápido HSS
DENOMINAÇÃO: bedame
LIMITAÇÕES GEOMÉTRICAS: largura de
variável
bedame
MÁQUINA: torno
DENOMINAÇÃO: ferramenta para rosca métrica à direita
interna
VELOCIDADE DE CORTE: de 100 a 950 rpm
VELOCIDADE DE AVANÇO: sincronizada
LIMITAÇÕES GEOMÉTRICAS: abertura de filetes com
passo de 05 a 1,5 mm.
MÁQUINA: torno
DENOMINAÇÃO:
ferramenta para tornear superfícies
internas.
para fora/ diâmetro interno mínimo 14 milímetros.
4
5
MÁQUINA: torno/fresadora
DENOMINAÇÃO: brocas
VELOCIDADE DE CORTE: de 20 a 25 m/min
VELOCIDADE DE AVANÇO: < 30 m/min
LIMITAÇÕES GEOMÉTRICAS: diâmetros variados
MÁQUINA: fresadora
DENOMINAÇÃO: fresas cilíndricas de topo
LIMITAÇÕES GEOMÉTRICAS: diâmetros e números de
arestas variados.
MÁQUINA: fresadora
DENOMINAÇÃO: fresas angulares
LIMITAÇÕES GEOMÉTRICAS: diâmetros e números de
arestas variados.
4. ESTRUTURA DE PROGRAMAÇÃO CNC
Em uma máquina -ferramenta universal as peças e/ou ferramentas utilizadas na usinagem
das peças tem seus movimentos controlados pelo operador da máquina. Através de manípulos e
alavancas ele liga a máquina, aproxima a ferramenta da peça, determina os parâmetros de corte
e os aplica, mede com instrumentos a dimensões geradas pela usinagem e, caso não tenha
ocorrido qualquer falha no procedimento, entrega a peça pronta para a próxima etapa do
processo de fabricação. Na máquina-ferramenta com controle numérico computadorizado as
informações são controladas por uma unidade de processamento central (CPU), como pode ser
observado no esquema da Figura 4.1.
6
FIGURA 4.1. Módulos básicos que compõe uma máquina de controle numérico computadorizado
(CNC).
A entrada de dados, num formato padrão para que as informações possam ser
processadas na máquina, pode ser efetuada pelo teclado disponível no painel ou por um
equipamento periférico (leitora de fita perfurada ou microcomputador com interface compatível).
As instruções são descarregadas na memória RAM após gerenciamento da unidade central de
processamento (CPU). Se for feita uma analogia com o ser humano, a unidade de processamento
central apenas controla as atividades da máquina, decidindo e cobrando respostas (como um
diretor), numa base de tempo própria, do sistema operacional (EPROM). É o Sistema Operacional
que dispõe dos “conhecimentos” necessários para fazer a máquina CNC executar as tarefas
desejadas. As informações processadas são passadas da CPU para um módulo de saída
(interface), que por sua vez comunica a um sistema eletrônico que controla a movimentação
(motores de passo) da máquina. Neste caso a máquina CNC acusa à CPU que a ordem está
sendo executada, repetindo-se o ciclo até a finalização das atividades programadas.
Os procedimentos a serem executados são apresentados à máquina CNC na forma de um
algoritmo ou programa. Esse programa é produzido numa linguagem que o sistema operacional
“entenda”. A maioria dos Controles Numéricos Computadorizados seguem os códigos
normalizados da International Standard Organization ISO 1056 e da Associação Alemã de
Normas Técnicas DIN 66025. Esses códigos, colocados em uma seqüência lógica, permitem que
a máquina -ferramenta execute os movimentos entre ferramenta e a peça. Essa movimentação
torna possível a usinagem de uma peça. A Figura 4.2 apresenta uma rotina CNC simples, no qual
são apresentados alguns elementos estruturais para elaboração de programas para torneamento
de peças.
7
FIGURA 4.2. Exemplo de programa CNC para torneamento, apresentando alguns dos elementos
necessários para programação: blocos, palavras (instruções) e endereços.
No programa apresentado notam-se várias linhas (blocks) de instruções. Cada linha é
denominada bloco e deve conter uma instrução lógica a ser executada pela máquina. Em cada
bloco são inseridas, em seqüência lógica, uma ou mais palavras ( words). A palavra é um código
alfanumérico, no qual a letra significa o endereço (address) e o número define a magnitude ou
variação de um parâmetro. O endereço define o tipo de função que está sendo utilizada. A Tabela
4.1 apresenta e dá o significado lógico dos endereços utilizados na programação dos tornos e
fresadoras CNC EMCO.
No programa apresentado na Figura 4.2 verifica-se a presença de endereços que definem
um sistema de coordenadas. Esses sistemas de coordenadas são vinculados à posições da
ferramenta em relação à peça ou vice-versa. No torneamento a ferramenta realiza movimentos
relativos à peça em um único plano, definido pelos eixos X e Z. No fresamento os movimentos
podem ser caracterizados em 3 dimensões (X, Y e Z), apesar de ser possível a translação através
de planos paralelos a esse sistema de eixos cartesianos (significa na prática que o comando
numérico da fresadora EMCO F1 não aceita mudanças de coordenadas, de um bloco para o
seguinte, nos eixos X-Y-Z simultaneamente).
As dimensões ou cotas que determinam os deslocamentos na máquina são especificados
no projeto mecânico. Nos desenhos essas informações são apresentadas como na ilustração
abaixo. Na Figura 4.3(a) percebe-se que a posição dos furos na placa refere-se a um único ponto,
localizado no canto inferior esquerdo. Neste caso este ponto poderia ser definido como a origem
do sistema de coordenadas absoluto. Na Figura 4.3(b) os furos são especificados pela distancia
entre eles, favorecendo a utilização de um sistema de coordenadas relativo, não fixo. Esse
sistema é denominado incremental. Não há qualquer impedimento na utilização de um sistema de
coordenadas absoluto ou incremental. É o programador que definirá a conveniência ou não de um
ou outro sistema, sendo possível utilizar-se inclusive dos dois em um único programa CNC
(misto).
É conveniente destacar que:
(a) no sistema absoluto o ponto de referência (origem) está fixo na peça, tanto no
torneamento quanto no fresamento.
(b) no sistema incremental o ponto de referência (origem) está fixo na ferramenta, que
desloca-se em relação à peça a cada passo de programação.
8
Figura 4.3. (a) Desenho mostrando cotas referentes a um único ponto (sistema absoluto).
(b) Desenho cotado relativamente aos furos (sistema incrementa l).
TABELA 4.1. Endereços e seus valores limites correspondentes utilizados na programação de
máquinas CNC EMCO - tornos C5 e fresadoras F1.
VALORES
ENDEREÇO – SIGNIFICADO
DIMENSÃO
ADMISSÍVEIS
N número de registro ( bloco)
00 a 209
-G Função para usinagem de superfícies
00 a 95
-M Função preparatória da máquina
00 a 99
-X coordenada no eixo X – torno
± 5999
0,01 mm
Z coordenada no eixo Z – torno
± 32760
0,01 mm
X coordenada no eixo X – fresadora
± 19999
0,01 mm
Y coordenada no eixo Y – fresadora
± 9999
0,01 mm
Z coordenada no eixo Z – fresadora
± 19999
0,01 mm
D raio da ferramenta – fresadora
1 a 9999
0,01 mm
F velocidade de avanço (G94 ativo)
2 a 499
mm/min
F avanço (G94 ativo)
2 a 499
0,001 mm/rotação
I coordenada do centro de curvatura em X (T)
0 a 5999
0,01 mm
K coordenada do centro de curvatura em Z (T)
0 a 32760
0,01 mm
S rotação da ferramenta – fresadora
1 a 3999
rpm
I coordenada do centro de curvatura em X (F)
0 a 9000
0,01 mm
J coordenada do centro de curvatura em Y (F)
0 a 9000
0,01 mm
K coordenada do centro de curvatura em Z (F)
0 a 9000
0,01 mm
X Tempo de permanência (G04 ativo)
0 a 5999
0,01 segundo
L endereço de transferência (G25 ativo)
0 a 209
-T endereço da ferramenta (M06 ativo)
0 a 499
-H profundidade de corte por passe (G84 ativo)
0 a 999
0,01 mm
H largura de corte do bedame (G86 ativo)
10 a 999
0,01 mm
K Passo da rosca
2 a 499
0,01 mm
5. ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO TORNO CNC EMCO C5
O torno CNC EMCO C5 é apresentado na Figura 5.1(a). É equipado com um motor elétrico
de corrente contínua, que proporciona uma potência nominal de 500 watts. Através de um sistema
de transmissão por correias a rotação do eixo-árvore pode variar continuamente de 50 a 3200
R.P.M., controlável por foto-acoplador conectado a um tacômetro digital.
Os motores de passo que movimentam o carro principal nos eixos X-Z (Figura 5.1(b))
possibilitam uma velocidade máxima de 700 milímetros por minuto. O deslocamento mínimo
controlado em cada eixo corresponde a 0,0138 mm. O torno dispõe de um porta-ferramentas
9
automático, tipo revólver, com 6 posições (3 para ferramentas de usinagem externa e 3 para
superfícies internas).
A placa padrão, com 3 castanhas autocentrantes, permite tornear tarugos cilíndricos com
diâmetro máximo de 38 mm. O comprimento máximo da peça bruta é aproximadamente 300 mm.
Para peças com grande comprimento em balanço pode ser empregado um cabeçote móvel com
contraponta, montado sobre o barramento.
O comando numérico incorporado à máquina segue as especificações técnicas das normas
ISO 1056 e DIN 66025, quanto a utilização de funções lógicas de usinagem durante a sua
programação. A inserção de programas na memória RAM pode ser feita pelo teclado, disponível
no painel frontal da máquina, pela fita cassete digital no qual a rotina está gravada ou pelo
carregamento (downloading) via computador, através da interface padrão RS 232.
FIGURA 5.1. (a) Ilustração mostra o torno CNC EMCO, sem a presença de monitor de vídeo. (b)
Representação esquemática dos eixos coordenados X-Z no torno CNC EMCO C5.
6. PROGRAMAÇÃO NO TORNO CNC EMCO C5
A aplicação das funções auxiliares possibilitam a preparação e o funcionamento da
máquina para a usinagem no modo CNC. A Tabela 6.1 apresenta sumariamente as principais
funções M utilizadas em tornos CNC.
TABELA 6.1. Funções M empregadas na programação de tornos CNC EMCO.
FUNÇÃO
DESCRIÇÃO
M00
Parada programada.
M03
Rotação do eixo-árvore no sentido horário.
M04
Rotação do eixo-árvore no sentido anti-horário.
M05
Parada do eixo-árvore.
M06
Troca de ferramenta (automática ou manual).
M17
Final se sub -programa.
M30
Final de programa.
M99
Parâmetro de circularidade
A seguir será realizada uma descrição mais pormenorizada das funções M, que serão
comumente empregadas na programação dos tornos CNC EMCO C5.
M00 - PARADA PROGRAMADA
Exemplo: N12 M00
10
Esta função interrompe por tempo indeterminado a execução do programa CNC ativo.
Neste caso o programa será novamente ativado após o comando manual do operador (START),
dando-se seqüência ao programa. Este comando paralisa o movimento do carro principal mas, no
entanto, não a rotação do eixo-árvore. Durante a atividade desta função é possível realizar
eventuais correções em blocos subseqüentes àquele no qual o M00 foi especificado.
M03 - ROTAÇÃO DO EIXO-ÁRVORE NO SENTIDO HORÁRIO
Exemplo: N00 M03
A função M03 ativa o motor elétrico acoplado ao eixo -árvore, que passa a girar no sentido
horário. É, normalmente, a primeira função especificada no programa. Deve-se salientar que o
controle de rotação, no caso do torno CNC EMCO C5, é manual. Tornos como o EMCO ET-120,
com hardware mais complexo, podem ter a rotação do eixo-árvore controlada pelo programa
CNC.
M05 - PARADA DO EIXO-ÁRVORE
Exemplo: N23 M05
Este comando corta a corrente elétrica do motor principal, imobilizando o eixo-árvore. A
combinação entre as funções M05 e M00 permite realizar inspeção e medidas na peça usinada
em uma etapa intermediária do programa CNC, possibilitando fazer correções que se mostrem
necessárias.
M06 - TROCA DE FERRAMENTA
Exemplo: N25 M06 X-457 Z382 T03
Aplica-se este comando quando a usinagem da peça requer a troca de ferramenta na
máquina. O torno CNC EMCO C5 dispõe de um porta-ferramentas automático (revólver) de 6
posições, sendo 3 para ferramentas de usinagem externa e 3 para superfícies internas, como
mostra a Figura 6.1(a). O número de posições trocadas são especificadas pelo endereço T.
As coordenadas X e Z especificadas no comando M06 são relativas às diferenças
geométricas existentes entre as ferramentas selecionadas e montadas no revólver (Figura 6.1(b)).
Tais diferenças são determinadas com o auxílio de um dispositivo ótico, denominado luneta, cuja
aplicação será comentada oportunamente.
FIGURA 6.1. (a) Porta -ferramentas com 6 posições e troca automática; (b) diferenças geométricas
entre a ferramenta com corte à direita e a de corte neutro.
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M17 - FINAL DE SUB-PROGRAMA
Exemplo:
N43 M17
A instrução M17 indica o final de uma sub-rotina e que a próxima instrução a ser executada
é o retorno ao programa CNC principal.
M30 - FINAL DE PROGRAMA
Exemplo:
N53 M30
Este comando indica o final do programa CNC executado pela máquina. O torno tem os
movimentos do carro principal e eixo-árvore paralisados e o programa CNC pode ser novamente
inicializado, caso se queira usinar uma nova peça.
M99 - PARÂMETRO DE CIRCULARIDADE
Exemplo:
N21 M99 I380 K410
O torno CNC EMCO C5 é capaz de usinar arcos de circunferência sobre a peça bruta,
gerando superfícies côncavas ou convexas. A função M99 deve ser especificada após um
comando G02 ou G03, para arcos de círculo menores que 90. Maiores detalhes quanto a
determinação dos parâmetros I e K serão vistos juntamente com as funções G02 e G03.
As funções de programação relacionadas a seguir estão diretamente vinculadas à
movimentação das ferramentas e, consequentemente, às superfícies usinadas obtidas durante o
torneamento. As principais funções G empregadas nos tornos CNC EMCO C5 são apresentadas
na Tabela 6.2.
G00 - DESLOCAMENTO RÁPIDO DA FERRAMENTA
Exemplo:
N11 G00 X1200 Z-580
Nesta função o movimento da ferramenta ocorre com a máxima velocidade disponível (no
caso do torno EMCO C5, 700 mm/min aproximadamente). Esta instrução deve ser empregada
apenas em movimentos de aproximação e posicionamento, jamais durante a remoção de material
da peça bruta pois pode causar sérios danos ao equipamento. As coordenadas X e Z
especificadas no comando podem ser relativas a valores absolutos ou incrementais.
G01 - MOVIMENTO DE CORTE SEGUINDO INTERPOLAÇÃO LINEAR
Exemplo:
N13 G01 X2100 Z-4560 F50
A função G01 promove o movimento da ferramenta em uma trajetória linear, cujo ponto
final é definido pelas coordenadas X e Z especificadas, que podem ser valores absolutos ou
incrementais. A velocidade na qual o deslocamento da ferramenta ocorre é fixada pelo endereço
F. Caso seja empregada a função G94 (default) essa velocidade será expressa em milímetros por
minuto; utilizando-se G95 o deslocamento da ferramenta será indicado em milímetros por rotação
do eixo-árvore.
12
TABELA 6.2. Funções G empregadas na programação do torno CNC EMCO C5.
FUNÇÃO
DESCRIÇÃO
G00
Deslocamento rápido da ferramenta.
G01
Movimento de corte seguindo interpolação linear.
G02
Movimento de corte seguindo interpolação circular – sentido horário.
G03
Movimento de corte seguindo interpolação circular – sentido anti-horário.
G04
Tempo de espera.
G25
Chamada de sub-programa.
G64
Motores de passo desativados.
G65
Gravar/carregar programa em fita K-7 DAT (digital)
G66
Ativação de interface R 232.
G78
Ciclo de roscamento.
G81
Ciclo de furação.
G82
Ciclo de furação com tempo de espera (0,5 segundo).
G83
Ciclo de furação intermitente.
G84
Ciclo de torneamento longitudinal.
G86
Ciclo de sangramento radial.
G88
Ciclo de faceamento (superfície transversal).
G90
Programação em valor absoluto.
G91
Programação em valor incremental.
G92
Armazenamento em coordenadas X-Z na memória.
G94
Velocidade de avanço em milímetros por minuto [pol./min]
G95
Avanço em milímetros por rotação [pol/rotação]
G02 - MOVIMENTO DE CORTE SEGUINDO INTERPOLAÇÃO CIRCULAR - SENTIDO
HORÁRIO
G03 - MOVIMENTO DE CORTE SEGUINDO INTERPOLAÇÃO CIRCULAR - SENTIDO ANTIHORÁRIO
Exemplo:
N13 G01 X1700 Z-800 F50
N14 G02 X2900 Z-1950 F50
N15 M99 I1400 K00
O torno CNC EMCO C5 é capaz de usinar arcos de circunferência de variados ângulos,
cujo ponto final corresponde às coordenadas X e Z registradas. Entre os pontos inicial e final do
arco projetado são possíveis infinitas curvaturas, tornando necessário especificar qual é o centro
de curvatura do arco desejado através do comando M99. Para evitar ultrapassar os limites da
máquina as cotas X e Z, sejam valores absolutos ou incrementais, devem estar limitadas aos
seguintes valores:
X ± 5999
Z ± 22700
Os parâmetros I e K (registrados sempre com valores positivos) também são limitados aos
mesmos valores que os especificados às coordenadas X e Z, respectivamente, citados acima.
No torno CNC EMCO C5 a instrução G02 permite a usinagem de superfícies côncavas,
enquanto G03 gera superfícies convexas na peça torneada. A especificação correta desses
comandos exige que sejam seguidas algumas regras:
(a) O comando numérico da máquina aceita apenas uma instrução G02/G03 por quadrante
do sistema de eixos X-Z.
(b) Arcos de circunferência (maiores, menores ou iguais a 90) contidos em 2 quadrantes do
sistema de eixos X-Z exigem a especificação de dois comandos G02/G03.
(c) Arcos de 90 contidos em um único quadrante não requer a especificação do seu centro
de curvatura (parâmetro de circularidade), definido pela função M99. A usinagem de arcos que
13
não satisfaçam esta condição exige a especificação dos parâmetros I e K da função M99. A
determinação dos valores I e K na função M99 deve seguir o seguinte procedimento:
(c1) Adotar um sistema de eixos coordenados I-K, de modo que o eixo I seja paralelo ao
eixo X da máquina e o eixo K, por sua vez, seja paralelo à direção Z;
(c2) Colocar a origem do sistema de coordenadas I-K sobre o ponto inicial do arco a ser
usinado;
(c3) Transladar o sistema de coordenadas I-K para o centro de curvatura do arco;
(c4) Determinar o deslocamento da origem do sistema nas direções I e K. Neste item é
freqüente o uso de funções trigonométricas e conhecimentos de geometria para a determinação
do deslocamento do sistema I-K. Deve-se enfatizar que o sentido do deslocamento deve ser
desconsiderado, ou seja, adota-se na programação CNC apenas valores positivos para os
endereços I e K;
A Figura 6.2 apresenta o desenho da peça cujo arco é usinado com os comandos
apresentados como exemplo.
FIGURA 6.2. Superfície côncava obtida pelo deslocamento da ferramenta em arco, usando G02.
G04 - TEMPO DE ESPERA
Exemplo:
N12 G04 X200
A função G04 permite a interrupção temporária do programa CNC ativado. O endereço X
corresponde ao tempo de parada do programa, definido em centésimos de segundo. Deste modo
o exemplo citado o tempo de interrupção será 2 segundos. A entrada pode variar de 1 a 5999.
G25 - CHAMADA DE SUB-PROGRAMA
Exemplo :
N43 G25 L57
A utilização de um sub-programa pode ser tecnologicamente interessante quando,
normalmente, uma determinada geometria ou seqüência de operações de usinagem é repetida
várias vezes durante o torneamento da peça. A edição de um (ou vários) sub-programa é
realizada após o programa principal, iniciando-se após o bloco programado com a função M30.
No exemplo citado o sub-programa ativado é aquele que começa no bloco definido pelo endereço
L (LABEL), no caso aquele que é iniciado no bloco (linha) N57. A partir de então a sub-rotina é
executada, retornando-se ao programa principal com a programação da função M17.
14
G64 - MOTORES DE PASSO DESATIVADOS
Exemplo:
N11 G64
Os motores de passo são os dispositivos responsáveis pelo deslocamento do carro
principal do torno EMCO C5 nos eixos coordenados X e Z. Estando a máquina com os motores de
passo ativados, mesmo que não haja movimento, ocorre o aquecimento dos mesmos devido à
passagem de corrente elétrica. Este aquecimento pode ser acentuado e conseqüentemente
danificar os motores. Em atividades como a edição e simulação lógica de programação os
motores de passo podem ser desativados, sem que haja qualquer conseqüência na compilação
do programa. A especificação deste comando não se integra ao programa CNC, de modo que o
mesmo é apagado do programa editado quando os motores são desligados.
G65 - GRAVAR/CARREGAR PROGRAMA EM FITA K-7 DAT (DIGITAL)
Exemplo:
N21 G65
Os programas gerados podem ser armazenados em fitas cassete com qualidade digital
(DAT). O comando G65 torna possível a gravação de um programa, que é identificado por um
número que pode variar de 0 a 99. O mesmo programa pode ser também carregado na memória
da máquina através deste comando. A especificação deste comando não se integra ao programa
CNC, de modo que o mesmo é apagado do programa editado quando o arquivo é gravado ou
carregado na memória do comando numérico.
G66 - ATIVAÇÃO DE INTERFACE RS 232
Exemplo:
N02 G66
A função G66 estabelece uma conexão com uma interface padrão RS 232. Este dispositivo
permite transferir informações (dados) a um outro equipamento, também dotado de uma interface
RS 232, como por exemplo leitoras de fita de papel perfurado e microcomputadores. Isto torna
possível a comunicação do torno CNC EMCO C5 com um microcomputador PC-AT compatível,
facilitando a edição, simulação e armazenamento de programas CNC para torneamento.
G78 - CICLO DE ROSCAMENTO
Exemplo:
N34 G78 X1816 Z-2300 K150 H10
A disponibilidade de grande variedade de pastilhas intercambiáveis para usinagem de
roscas e a facilidade de programação tornam a fabricação de roscas em máquinas com comando
numérico computadorizado uma prática tecnologicamente interessante. Escolhendo-se a
ferramenta adequada (pastilha de metal duro) é possível usinar roscas métricas (ISO) ou
Whitworth (BS), por exemplo. As normas técnicas para roscas (ABNT NB-97, DIN 11, ASA B1.1,
entre outras) fornecem todas as informações sobre a geometria dos filetes de rosca padronizados.
Entre as informações disponíveis deve-se determinar, para programação CNC, os diâmetros
máximo e mínimo e o passo da rosca a ser usinada. No exemplo deseja-se usinar uma rosca
métrica externa M20 x 1,5mm. Consultando a norma ISO verifica-se que o diâmetro menor é de
18,160mm, que é programado no endereço X. A coordenada Z refere-se ao comprimento da
região roscada na peça torneada. O endereço K determina, em centésimos de milímetro, o passo
da rosca (no caso, 1,5 mm ou 150 centésimos de milímetro). A quantidade de material removida
da peça por passe, expressa também em centésimos de milímetro, é especificada no endereço H.
A Figura 6.3 mostra esquematicamente a usinagem da rosca especificada pelo bloco N34,
mostrado como exemplo.
A usinagem de roscas em torno CNC, e em especial no EMCO C5, requer alguns cuidados.
15
Embora essas máquinas tenham seu deslocamento efetuado através de fusos de esferas, que
garantem uma movimentação precisa, existem folgas (mínimas) que poderão comprometer o
acabamento da rosca usinada. Para evitar este inconveniente há a necessidade de se ajustar a
rotação do eixo-árvore com o deslocamento do carro principal (sincronismo), de maneira que o
material da peça seja removido com a periodicidade do passo de rosca desejado. Este movimento
deverá ser iniciado antes da filetagem da rosca, compensando-se assim as folgas existentes no
fuso. De modo análogo a operação de roscamento não deve terminar sobre a peça, evitando-se
assim rebarbas indesejáveis. Deve-se destacar que, assim como os demais ciclos de
torneamento, após a usinagem da rosca a ferramenta retorna ao ponto de partida, no qual iniciouse o ciclo G78.
FIGURA 6.3. Rosca M20 x 1,5 mm, usinada com o ciclo de roscamento G78.
G81 - CICLO DE FURAÇÃO
Exemplo:
N33 G00 X0 Z200
N34 G81 Z-1200 F20
A instrução G81 permite usinar furos, empregando-se brocas de aço rápido. Deve-se
salientar que antes de se programar G81 deve-se posicionar a ferramenta no centro de rotação da
peça (X0), evitando-se que a mesma se quebre por estar fora de centro. O endereço Z determina
a profundidade do furo, em centésimos de milímetro. O avanço da broca, em mm/min ou
mm/volta, é definido por F. Como nos demais ciclos de torneamento, após a furação a broca
retorna ao ponto de partida, no qual iniciou-se o ciclo G81. A Figura 6.4 mostra
esquematicamente a furação com G81, mostrado no bloco N34.
G82 - CICLO DE FURAÇÃO COM TEMPO DE ESPERA
Exemplo:
N33 G00 X0 Z200
N34 G81 Z-1200 F20
A instrução G82 permite usinar furos não passantes, empregando-se brocas de aço rápido.
Deve-se salientar que antes de se programar G82 deve-se posicionar a ferramenta no centro de
rotação da peça (X0), evitando-se que a mesma se quebre por estar fora de centro. O endereço Z
determina a profundidade do furo, em centésimos de milímetro. Atingida a profundidade desejada
a broca permanece imóvel por 0,5 segundo, melhorando o acabamento superficial. O avanço da
broca, em mm/min ou mm/volta, é definido por F. Como nos demais ciclos de torneamento, após
a furação a broca retorna ao ponto de partida, no qual iniciou-se o ciclo G82. A Figura 6.5
apresenta esquematicamente o comando.
G83 - CICLO DE FURAÇÃO INTERMITENTE
Exemplo:
N33 G00 X0 Z200
N34 G81 Z-1200 F20
16
A instrução G83 permite usinar furos de grande profundidade, empregando-se brocas de
aço rápido. Deve-se salientar que antes de se programar G83 deve-se posicionar a ferramenta no
centro de rotação da peça (X0), evitando-se que a mesma se quebre por estar fora de centro. O
endereço Z determina a profundidade do furo, em centésimos de milímetro. O avanço da broca,
em mm/min ou mm/volta, é definido por F. A usinagem do furo é intermitente durante o ciclo, de
modo que a broca é posicionada para fora do furo a cada etapa de furação. No retorno o cavaco
aderido à superfície de saída da broca (helicoidal) é expelido, melhorando as condições de
usinagem do furo. Como nos demais ciclos de torneamento, após a furação a broca retorna ao
ponto de partida, no qual iniciou-se o ciclo G83, como mostra a Figura 6.6.
FIGURA 6.4. Furação com o ciclo G81.
17
G84 - CICLO DE TORNEAMENTO LONGITUDINAL
Exemplo:
N08 G84 X1800 Z-4500 F50 H100
N09 G00 X1800 Z100
N10 G84 X1600 Z-2500 F50 H100
A usinagem de cilindros com diâmetros escalonados em um torno CNC é bastante
simplificada com a utilização do ciclo G84. Este comando substitui numerosos blocos de
programação com funções G00 e G01, simplificando a programação e tornando a rotina menos
extensa (Figura 6.7). Neste comando as coordenadas X e Z referem-se ao ponto extremo do
cilindro usinado, F à velocidade de avanço da ferramenta e H a profundidade de corte por passe,
expressa em centésimos de milímetro. Caso H =0 não há nenhuma subdivisão de corte e o ciclo
dar-se-á em uma única etapa. Deve-se destacar que, assim como os demais ciclos de
torneamento, após a finalização da usinagem a ferramenta retorna ao ponto de partida, no qual
iniciou-se o ciclo G84.
FIGURA 6.7. Superfícies cilíndricas são facilmente obtidas com o ciclo de torneamento
longitudinal G84.
G86 - CICLO DE SANGRAMENTO RADIAL
Exemplo:
N10 G00 X2300 Z-4000
N11 G86 X1600 Z-5000 F08 H300
A usinagem de rebaixos radiais em peças torneadas é comumente feita com a utilização de
ferramentas especiais (bedames). Nessas ferramentas a aresta de corte é paralela ao eixo de
rotação da peça. O ciclo G86 consiste em diversos comandos G00 e G01. Os deslocamentos
realizados pela ferramenta nas direções X e Z levam em consideração um ponto de referência
sobre a aresta de corte, localizado no lado direito da ferramenta. A Figura 6.8 apresenta o
desenho da peça obtida com o comando G86 especificado no exemplo.
FIGURA 6.8. Rebaixo cilíndrico radial obtido com o ciclo de sangramento G86.
18
G88 - CICLO DE FACEAMENTO (SUPERFÍCIE TRANSVERSAL)
Exemplo:
N11 G00 X600 Z50
N12 G88 X2300 Z-400 F50 H50
Embora muitas vezes a peça bruta a ser torneada venha com um bom acabamento nas
extremidades às vezes é necessária a sua preparação. O faceamento elimina irregularidades na
superfície de uma peça que foi cortada por serramento ou com maçarico. É imprescindível a sua
realização antes da usinagem de superfícies internas, evitando-se quebras ou empenamento nas
ferramentas de corte. A Figura 6.9 mostra a seguir mostra a geometria da peça obtida com a
função G88 do exemplo.
FIGURA 6.9. Ciclo de faceamento G88.
G90 - PROGRAMAÇÃO EM VALOR ABSOLUTO
Exemplo:
N02 G90
Na utilização de valores X-Z absolutos todos os pontos na programação referem-se a um
sistema de eixos coordenados invariante, fixado normalmente na interseção da extremidade da
peça bruta com o eixo de rotação da mesma. A fixação do ponto zero (origem) desse sistema de
coordenadas é efetuada com a função G92. A desativação do sistema de coordenadas absolutas
é realizada pela função G91.
G91 - PROGRAMAÇÃO EM VALOR INCREMENTAL
Exemplo:
N05 G91
Na utilização de valores X-Z incrementais o sistema de referência utilizado na programação
está fixado sobre a ferramenta, a qual se desloca rotineiramente. O sistema de referência adotado
pelo torno CNC EMCO C5, por default, é incremental. Pode ser desativado através das funções
G90 ou G92. Caso haja mudança do sistema de coordenadas (incremental para absoluto) durante
a execução do programa é necessária a especificação de um novo ponto de referência, através
da função G92.
G92 - ARMAZENAMENTO DE COORDENADAS X-Z NA MEMÓRIA
Exemplo:
N07 G92 X2200 Z100
Esta função ativa o modo de programação em coordenadas absolutas. Normalmente é
utilizada na definição do ponto de partida da ferramenta (PST - Point Starting Tool) ou quando
houve a mudança do sistema de coordenadas (incremental para absoluto).
19
G94 - VELOCIDADE DE AVANÇO EM MILÍMETROS POR MINUTO [POL./MIN].
Exemplo:
N02 G94
Esta função faz com que a máquina interprete os valores de avanço, identificados pelo
endereço F, em milímetros por minuto (ou polegadas por minuto). Esta instrução é assumida
como default no torno CNC EMCO C5, não sendo necessária a sua inclusão no programa. A
velocidade de avanço pode variar entre 2 a 499 mm/min. Assim, F100 significa uma velocidade de
avanço no carro principal de 100 mm/min.
G95 - AVANÇO EM MILÍMETROS POR ROTAÇÃO [POL./ROT].
Exemplo:
N05 G95
endereço F, em milímetros por rotação (ou polegadas por rotação). A entrada de dados
corresponde a milésimos de milímetro por volta. Assim, F300 significa um avanço no carro
principal de 0,3 mm/rot. É importante destacar que, empregando-se G95, o tempo de usinagem
depende especialmente da rotação do eixo-árvore. O avanço pode variar entre 2 a 499 milésimos
de milímetro por rotação.
FIGURA 6.10. Ábaco para determinação da velocidade de corte no torneamento.
20
FIGURA 6.11. Ábaco para determinação da velocidade de avanço no torneamento.
7. ASPECTOS TECNOLÓGICOS DA FRESADORA CNC EMCO F1
A fresadora CNC EMCO F1 é apresentado na Figura 7.1(a). É equipada com um motor
elétrico de corrente contínua, que proporciona uma potência nominal de 500 watts. Esta potência
é transmitida à ferramenta, que pode girar em rotações que variam continuamente de 50 a 3200
R.P.M., controlável por foto-acoplador conectado a um tacômetro digital.
Os motores de passo que movimentam a mesa (eixos X-Y) e o cabeçote (eixo Z)
possibilitam uma velocidade máxima de 700 milímetros por minuto. O deslocamento mínimo
controlado em cada eixo corresponde a 0,0138 mm. A fresadora não dispõe de um dispositivo
automático para a troca de ferramentas, fazendo-se sempre que necessário a troca manual. As
ferramentas rotativas, como fresas de topo cilíndricas, esféricas, cônicas ou angulares, são
suportadas por porta-pinças padronizados.
Na montagem vertical do cabeçote, a área de trabalho da fresadora está contida em um
paralelepípedo imaginário, com 199,99 milímetros de comprimento (eixo X), 99,99 milímetros de
largura (eixo Y) e 199,99 milímetros de altura (eixo Z). A fixação da peça bruta à mesa da
fresadora pode ser feita com uma morsa ou garras de sujeição.
O comando numérico incorporado à máquina segue as especificações técnicas das normas
ISSO 1056 e DIN 66025, quanto a utilização de funções lógicas de usinagem durante a sua
programação. A inserção de programas na memória RAM pode ser feita pelo teclado, disponível
no painel frontal da máquina (Figura 7.1(b)), pela fita cassete digital no qual a rotina está gravada
ou pelo carregamento (downloading) via computador, através da interface padrão RS 232.
21
FIGURA 7.1. (a) Vista geral da fresadora CNC EMCO F1, que na ilustração não apresenta o
monitor de vídeo. (b) Painel frontal da fresadora CNC EMCO F1.
8. PROGRAMAÇÃO NA FRESADORA CNC EMCO F1
As funções M permitem ajustar a máquina ao modo de operação CNC, como já foi
discutido no item torneamento. As funções que foram apresentadas no torneamento têm o mesmo
significado lógico quando utilizadas no fresamento, a menos de pequenas modificações em sua
sintaxe. Isso ocorre em função da fresadora possuir um sistema de coordenadas tridimensional. A
Tabela 8.1 apresenta exemplos das instruções M empregadas no fresamento CNC.
TABELA 8.1. Funções M empregadas na programação de fresadoras CNC EMCO F1.
FUNÇÃO
DESCRIÇÃO
EXEMPLO DE BLOCO
M00
Parada programada.
N07 M00
M03
Rotação do eixo-árvore no sentido horário. N00 M 03
M05
Parada do eixo-árvore.
N11 M05
M06
Troca de ferramenta (manual).
N34 M06 D500 S1200 H457 T02
M17
Final de sub -programa.
N24 M17
M30
Final de programa.
N32 M30
M99
Parâmetros de circularidade.
N54 M99 I2400 J340 K0
De maneira análoga às funções de programação auxiliar (M functions), vistas
anteriormente, as funções G usadas no fresamento estão vinculadas à movimentação das
ferramentas e peças e apresentam o mesmo significado lógico que aquelas apresentadas no
torneamento. As instruções G utilizadas para a programação da fresadora CNC EMCO F1 serão
apresentadas a seguir (Tabela 8.2).
G00 - DESLOCAMENTO RÁPIDO DA FERRAMENTA
Exemplo:
N11 G00 X1200 Y-340 Z-580
Nesta função o movimento da ferramenta ocorre com a máxima velocidade disponível (no
caso da fresadora EMCO F1, 700 mm/min aproximadamente). Deve-se destacar que o controle
22
numérico dessa máquina não admite deslocamentos em 3 coordenadas simultaneamente entre
um bloco e outro.
TABELA 8.2. Funções G empregadas na programação da fresadora CNC EMCO F1.
FUNÇÃO DESCRIÇÃO
G00
Deslocamento rápido da ferramenta.
G01
Movimento de corte seguindo interpolação linear.
G02
Movimento de corte seguindo interpolação circular – sentido horário.
G03
Movimento de corte seguindo interpolação circular – sentido anti-horário.
G04
Tempo de espera.
G25
Chamada de sub-programa.
G64
Motores de passo desativados.
G65
Gravar/carregar programa em fita K-7 DAT (digital)
G66
Ativação de interface R 232.
G78
Ciclo de roscamento.
G81
Ciclo de furação.
G82
Ciclo de furação com tempo de espera (0,5 segundo).
G83
Ciclo de furação intermitente.
G84
Ciclo de torneamento longitudinal.
G86
Ciclo de sangramento radial.
G88
Ciclo de faceamento (superfície transversal).
G90
Programação em valor absoluto.
G91
Programação em valor incremental.
G92
Armazenamento em coordenadas X-Z na memória.
G94
Velocidade de avanço em milímetros por minuto [pol./min]
G95
Avanço em milímetros por rotação [pol/rotação]
G01 - MOVIMENTO DE CORTE SEGUINDO INTERPOLAÇÃO LINEAR
Exemplo:
N13 G01 X2100 Y2300 Z-4560 F50
A função G01 promove o movimento da ferramenta em uma trajetória linear, cujo ponto
final é definido pelas coordenadas X, Y e Z especificadas, que podem ser valores absolutos ou
incrementais. Deve -se destacar que o controle numérico dessa máquina não admite
deslocamentos em 3 coordenadas simultaneamente entre um bloco e outro.
G02 - MOVIMENTO DE CORTE SEGUINDO INTERPOLAÇÃO CIRCULAR - SENTIDO
HORÁRIO
G03 - MOVIMENTO DE CORTE SEGUINDO INTERPOLAÇÃO CIRCULAR - SENTIDO ANTIHORÁRIO
Exemplo:
N13 G02 X1700 Y-450 Z-800 F50
N14 M99 I1400 J2300 K00
A fresadora CNC EMCO F1 é capaz de usinar arcos de circunferência de variados ângulos,
cujo ponto final corresponde às coordenadas XYZ registradas. Entre os pontos inicial e final do
arco projetado são possíveis infi nitas curvaturas, tornando necessário especificar qual é o centro
de curvatura do arco desejado através do comando M99 (inserido imediatamente ao bloco
seguinte no qual foi definido G02/G03). Deve -se destacar que o controle numérico dessa máquina
não admite deslocamentos em 3 coordenadas simultaneamente entre um bloco e outro. As regras
para a utilização das funções G02/G03 no fresamento são semelhantes às apresentadas no
torneamento, assim como aquelas expressas para determinação dos parâmetros de circularidade
I-J-K.
23
G04 - TEMPO DE ESPERA
Exemplo:
N12 G04 X200
A função G04 permite a interrupção temporária do programa CNC ativado.
G25 - CHAMADA DE SUB-PROGRAMA
Exemplo:
N43 G25 L57
A edição de um (ou vários) sub-programa é realizada após o programa principal, iniciandose após o bloco programado com a função M30. No exemplo citado o sub-programa ativado é
aquele que começa no bloco definido pelo endereço L (LABEL), no caso aquele que é iniciado no
bloco (linha) N57. A partir de então a sub-rotina é executada, retornando-se ao programa principal
com a programação da função M17.
G64 - MOTORES DE PASSO DESATIVADOS
Exemplo:
N11 G64
Os motores de passo são os dispositivos responsáveis pelo deslocamento da mesa e do
cabeçote no qual está montada a ferramenta da fresadora. Em atividades como a edição e
simulação lógica de programação os motores de passo podem ser desativados, sem que haja
qualquer conseqüência na compilação do programa.
G65 - GRAVAR/CARREGAR PROGRAMA EM FITA K-7 DAT (DIGITAL)
Exemplo:
N21 G65
Os programas gerados podem ser armazenados em fitas cassete com qualidade digital
(DAT). O comando G65 torna possível a gravação de um programa, que é identificado por um
número que pode variar de 0 a 99. O mesmo programa pode ser também carregado na memória
da máquina através deste comando.
G66 - ATIVAÇÃO DE INTERFACE RS 232
Exemplo:
N02 G66
A função G66 estabelece uma conexão com uma interface padrão RS 232. Este dispositivo
permite transferir informações (dados) a um outro equipamento, também dotado de uma interface
RS 232, como por exemplo leitoras de fita de papel perfurado e microcomputadores. Isto torna
possível a comunicação da fresadora CNC EMCO F1 com um microcomputador PC-AT
compatível, facilitando a edição, simulação e armazenamento de programas CNC para
fresamento.
G72 - CICLO PARA USINAGEM DE CAVIDADES REGULARES EM BAIXO RELEVO
Exemplo:
N34 G72 X3000 Y2300 Z-230 F30
A usinagem de cavidades regulares (bolsões) em baixo relevo é uma operação rotineira em
fresamento de metais. A função G72 compreende diversos comandos G01, que movimentando a
ferramenta em “zig-zag” redundam na usinagem de rebaixos quadrados e retangulares de
variados tamanhos. Este movimento exige a definição prévia das características geométricas da
ferramenta, explicitadas na função M06. O comando G72 pode ser programado tanto no modo
24
absoluto como no incremental, verificando-se alguns detalhes que são mostrados no desenho da
Figura 8.1:
(a) modo incremental: posiciona-se a ferramenta para a usinagem da cavidade. As
coordenadas X-Y-Z inseridas em G72 são as dimensões do bolsão mostrado no desenho, no
caso:
N34 G72 X2000 Y2500 Z-500 F30
(b) modo absoluto: posiciona-se a ferramenta para a usinagem da cavidade. As
coordenadas X-Y-Z inseridas em G72 são as dimensões do bolsão mostrado no desenho
acrescidas do valor das coordenadas X-Y-Z do início do ciclo, no caso:
N33 G00 X1900 Y1500 Z100
N34 G72 X3900 Y4000 Z-500 F30
FIGURA 8.1. Usinagem de cavidade regular com função G72 na fresadora CNC EMCO F1.
G81 - CICLO DE FURAÇÃO
Exemplo:
N33 G81 X2300 Y1400 Z-700 F30
Esta função é usada em furação não profunda, nos materiais que formam cavaco
descontínuo.
G82 - CICLO DE FURAÇÃO COM TEMPO DE ESPERA
Exemplo:
N33 G82 X2300 Y1400 Z-700 F30
A instrução G82 faz com que a broca, atingida a profundidade desejada, permaneça imóvel
por 0,5 segundo. Isto melhora o acabamento superficial na extremidade do furo. Como nos
demais ciclos de fresamento, após a furação a broca retorna ao ponto de partida, no qual iniciouse o ciclo G82.
G83 - CICLO DE FURAÇÃO INTERMITENTE
Exemplo:
N33 G83 X2300 Y1400 Z-700 F30
A instrução G83 permite usinar furos de grande profundidade, empregando-se brocas de
aço rápido. A usinagem do furo é intermitente durante o ciclo, de modo que a broca é posicionada
para fora do furo a cada etapa de furação. No retorno o cavaco aderido à superfície de saída da
broca (helicoidal) é expelido, melhorando as condições de usinagem do furo. Como nos demais
ciclos de usinagem após a furação a broca retorna ao ponto de partida, no qual iniciou-se o ciclo
G83.
25
G90 - PROGRAMAÇÃO EM VALOR ABSOLUTO
Exemplo:
N02 G90
Na utilização de valores X-Y-Z absolutos todos os pontos na programação referem-se a um
sistema de eixos coordenados invariante, fixado normalmente numa das extremidades da peça
bruta mas de livre escolha pelo programador. A fixação do ponto zero (origem) desse sistema de
coordenadas é efetuada com a função G92. A desativação do sistema de coordenadas absolutas
é realizada pela função G91.
G91 - PROGRAMAÇÃO EM VALOR INCREMENTAL
Exemplo:
N05 G91
Na utilização de valores X-Y-Z incrementais o sistema de referência utilizado na
programação está fixado sobre a ferramenta, a qual se desloca rotineiramente. O sistema de
referência adotado pela fresadora CNC EMCO F1, por default, é incremental. Pode ser desativado
através das funções G90 ou G92. Caso haja mudança do sistema de coordenadas (incremental
para absoluto) durante a execução do programa é necessária a especificação de um novo ponto
de referência, através da função G92.
G92 - ARMAZENAMENTO DE COORDENADAS X-Y-Z NA MEMÓRIA
Exemplo:
N07 G92 X2200 Y1400 Z100
Esta função ativa o modo de programação em coordenadas absolutas. Normalmente é
utilizada na definição do ponto de partida da ferramenta (PST - Point Starting Tool) ou quando
houve a mudança do sistema de coordenadas (incremental para absoluto).
G94 - VELOCIDADE DE AVANÇO EM MILÍMETROS POR MINUTO [POL./MIN].
Exemplo:
N02 G94
endereço F, em milímetros por minuto (ou polegadas por minuto). Esta instrução é assumida
como default na fresadora CNC EMCO F1, não sendo necessária a sua inclusão no programa.
G95 - AVANÇO EM MILÍMETROS POR ROTAÇÃO [POL./ROT].
Exemplo:
N05 G95
endereço F, em milímetros por rotação (ou polegadas por rotação). A entrada de dados
corresponde a milésimos de milímetro por volta.
26
FIGURA 8.2. Dados tecnológicos para velocidade de avanço no fresamento (a) e furação (b).
FIGURA 8.3. Ábaco para determinação de rotações por minuto da ferramenta em função da
velocidade de corte de uma ferramenta com diâmetro d.
9. PREPARAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS E USINAGEM NAS MÁQUINAS CNC
EMCO
Após a preparação do programa CNC para a usinagem das peças, baseado no desenho da
mesma, é necessário introduzir esta rotina na memória da unidade de processamento. Isto pode
ser feito através do teclado situado no painel frontal da máquina ou pelo carregamento
(downloading) via cabo, utilizando a interface RS 232 (função G66 ativa). Os programas de edição
instalados em microcomputador normalmente dispõem de recursos para simulação gráfica do
programa elaborado, tornando seu uso mais seguro e com menor possibilidade de erro.
Instalado o programa CNC na memória da máquina é necessário realizar o
referenciamento das ferramentas que serão utilizadas na fabricação da peça. Este procedimento
permite determinar as diferenças geométricas entre as mesmas, como pode-se constatar pelo
elenco de ferramentas disponíveis. No torno CNC EMCO C5 utiliza-se um dispositivo óptico,
denominado luneta, para a determinação das coordenadas X-Z do ponto de referência da
ferramenta. Essas coordenadas são relativas a uma ferramenta padrão, normalmente aquela com
27
a qual a usinagem é inicializada. As coordenadas X-Z são inseridas no comando de troca da
ferramenta (M06), que realizará a compensação lógica das diferenças geométricas.
No fresamento as diferenças no diâmetro e no comprimento das ferramentas devem ser
determinadas. O procedimento mais simples e usual para essa finalidade é o tangenciamento.
Nesse caso a ferramenta padrão risca a peça, definindo-se assim a “cota zero” da espessura da
peça bruta (normalmente vinculada ao eixo Z, caso o cabeçote esteja montado na posição
vertical). As diferenças no comprimento das demais brocas ou fresas a serem empregadas são
obtidas de maneira análoga. Os resultados conseguidos são inseridos no comando de troca
(M06), juntamente com os respectivos raios.
Após o referenciamento das ferramentas determina-se o ponto zero da peça bruta,
correspondente à origem do sistema de coordenadas X-Z (torno) e X-Y-Z (fresadora). Com a
ferramenta padrão em posição para desbaste, movimenta -se manualmente o carro principal de
modo que a aresta de corte risca a superfície cilíndrica da peça bruta. Este procedimento
determina a coordenada X, conhecendo-se o diâmetro da peça bruta, como mostra a Figura
9.1(a). Deslocando-se novamente a ferramenta consegue-se tocar a aresta de corte na
extremidade faceada da peça bruta, obtendo-se então a coordenada Z (Figura 9.1(b)) Os valores
medidos dessas coordenadas devem ser inseridos na memória da máquina.
FIGURA 9.1. Processo para referenciamento da peça bruta no torno CNC EMCO C5, utilizando a
ferramenta corte lateral direito: (a) no eixo X; (b) no eixo Z.
O procedimento na fresadora para a obtenção da origem do sistema de coordenadas X-Y-Z
na peça a ser usinada é bem semelhante ao torno. Para facilitar a observação do momento no
qual a ferramenta toca a superfície da peça bruta são colocados, com pequena aderência,
pedaços de papel ou folha de alumínio sobre as superfícies a serem referenciadas. Feita esta
preparação a ferramenta padrão é deslocada manualmente sobre o eixo X, até que o papel
colado sobre o plano Y-Z seja deslocado. Marca-se a coordenada indicada no monitor do
equipamento. Descontando-se o raio da ferramenta, obtém-se assim a coordenada X (Figura 9.2).
De maneira análoga sobre o plano X-Z obtém-se a coordenada Y do ponto zero da peça e sobre o
plano X-Y a coordenada Z. Deve -se enfatizar que a coordenada Z é obtida diretamente, caso o
cabeçote esteja montado na posição vertical. Os valores dessas coordenadas deverão ser
inseridos na memória do comando numérico.
28
FIGURA 9.2. Processo para referenciamento da peça bruta na fresadora CNC EMCO F1, através
do tangenciamento da ferramenta de corte nos planos ortogonais formados pelos eixos X-Y-Z.
10. EXERCÍCIOS DE PROGRAMAÇÃO CNC - TORNEAMENTO
EXERCÍCIO 1: Determine as coordenadas dos pontos mostrados na figura. Empregue os
sistemas absoluto e incremental para referenciamento. Considere que cada divisão corresponde a
1 milímetro.
OBJETIVO: Utilização dos sistemas de coordenadas absolutas e incrementais no torneamento.
Ponto
1
2
3
4
SISTEMA ABSOLUTO
X
Y
SISTEMA INCREMENTAL
Ponto
X
1
2
3
4
Y
EXERCÍCIO 2: Determine as coordenadas dos pontos mostrados na figura. Empregue os
sistemas absoluto e incremental para referenciamento. Considere que cada divisão corresponde a
1 milímetro.
OBJETIVO: Utilização dos sistemas de coordenadas absolutas e incrementais no fresamento.
Ponto
1
2
3
4
5
6
7
8
9
SISTEMA ABSOLUTO
X
Y
Z
29
Ponto
SISTEMA INCREMENTAL
X
Y
Z
EXERCÍCIO 3: Elabore um programa CNC para o torneamento da peça desenhada.
OBJETIVO: Utilização das funções G00 e G01.
N
G
(M)
X
(I)
30
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
EXERCÍCIO 4: Elabore um programa CNC para o torneamento da peça desenhada. A ferramenta
T01 está posicionada inicialmente (PST) no mesmo diâmetro da peça bruta, afastada 1 mm da
extremidade. Considere a profundidade de corte máxima, por passe, em 1 mm.
OBJETIVO: Utilização da função G84.
N
G
(M)
X
(I)
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
31
ANOTAÇÕES:
OBJETIVO: Utilização das funções G00/G01/G84.
N
G
(M)
X
(I)
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
32
ANOTAÇÕES:
extremidade.
OBJETIVO: Utilização das função G03
N
G
(M)
X
(I)
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
33
T03 (neutra) está posicionada inicialmente (PST) no mesmo diâmetro da peça bruta, afastada 1
mm da extremidade. Considere a profundidade de corte máxima, por passe, em 2 mm.
N
G
(M)
X
(I)
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
OBJETIVO: Utilização das funções G00/G01/G02/G84.
34
ANOTAÇÕES:
N
G
(M)
X
(I)
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
N
G
(M)
X
(I)
35
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
EXERCÍCIO 10: Elabore um programa CNC para o torneamento da peça desenhada. A
ferramenta T03 (neutra) está posicionada inicialmente (PST) no mesmo diâmetro da peça bruta,
afastada 1 mm da extremidade.
N
G
(M)
X
(I)
36
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
ANOTAÇÕES:
EXERCÍCIO 11: Elabore um programa CNC para o torneamento da peça desenhada. Com a
ferramenta T05 (bedame de 3mm) usine o rebaixo, sendo a rosca M20 x 1,5mm preparada com a
ferramenta T04. Considere um ponto de troca da ferramenta suficientemente afastado para evitar
choque e que o PST do bedame esteja afastado 1mm no raio e 10mm da extremidade.
OBJETIVO: Utilização das funções G00/G78/G86/M06.
N
G
(M)
X
(I)
37
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
ANOTAÇÕES:
EXERCÍCIO 12: Elabore um programa CNC para o torneamento da peça desenhada. A
ferramenta T 01 está posicionada inicialmente (PST) no mesmo diâmetro da peça bruta (22mm),
afastada 1 mm da extremidade. O bedame (T 05) disponível tem largura de 3mm. Considere a
profundidade de corte máxima, por passe, em 2 mm e que o ponto de troca das ferramentas seja
suficientemente afastado para evitar choque.
OBJETIVO: Utilização de funções G e ferramentas diversas.
N
G
(M)
X
(I)
38
Z
(K)
F
(T)(L)(K)
H
39
11. EXERCÍCIOS DE PROGRAMAÇÃO CNC – FRESAMENTO
EXERCÍCIO 1: Elabore um programa CNC para o fresamento da peça desenhada. A fresa
cilíndrica de topo usada no cabeçote vertical tem diâmetro de 10mm e está posicionada
inicialmente (PST) * como indicado na figura. * NOTA - nos demais exercícios, sempre que for
citada a sigla PST está implícita esta mesma posição.
OBJETIVO: Utilização das funções G00/G01.
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
40
cilíndrica de topo usada no cabeçote vertical tem diâmetro de 10mm e está posicionada
inicialmente em PST.
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
41
cilíndrica de topo usada no cabeçote vertical tem diâmetro de 8 mm e está posicionada
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
42
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
43
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
44
inicialmente em PST. Considere a ranhura com profundidade de 4 mm.
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
45
inicialmente em PST. Considere o fresamento em 3 passes na profundidade, totalizando 9 mm.
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
46
inicialmente em PST. Considere a ranhura com profundidade de 4 mm, usinada em um único
passe.
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
47
EXERCÍCIO 9: Elabore um programa CNC para o fresamento da peça desenhada. A broca usada
no cabeçote vertical tem diâmetro de 10 mm e está posicionada inicialmente em PST.
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
48
inicialmente em PST. A broca necessária para usinagem dos furos cegos é de 8 mm.
OBJETIVO: Utilização das funções G00/G72/G83/M06.
N
G
(M)
X
(I) (D)
Y
(J) (S)
Z
(L) (K)
F
(T)
ANOTAÇÕES:
49
12. BIBLIOGRAFIA BÁSICA
• FERRARESI, D. Fundamentos da Usinagem dos Metais. Editora Edgard Blücher, São Paulo,
751p., 1970.
• BOOTHROYD, G. Fundamentals of Metal Machining and Machine Tools. McGraw-Hill
International Book Co., Auckland, 350p., 1981.
• MACHADO, A. Comando Numérico Aplicado à Máquinas-Ferramenta. Ícone Editora, 3 a. ed.,
461p., 1989.
• TRAUBMATIC. Comando Numérico CNC: Torneamento: Programação e Operação. Editora
Pedagógica e Universitária, 246p., 1985.
• TRAUBMATIC. Comando Numérico CNC: Técnica Operacional: Fresagem. Editora Pedagógica
e Universitária, 246p., 1985.
• EMCO. Manual de Programação e Operação do Torno CNC Compact 5. Editado por Emco
Maier & Co., Austria (versão em espanhol).
• EMCO. Manual de Programação e Operação da Fresadora CNC F1. Editado por Emco Maier &
Co., Austria (versão em espanhol).
• HURTH-INFER. Ferramentas de Corte: Catálogo Geral, 64p.

baixo

Transcrição

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